Спосіб визначення флуориду

Запропонований спосіб відноситься до аналітичної хімії, зокрема до сорбційно-спектрофотометричних й тест-методів визначення флуориду і може бути використаний при аналізі питної води, засобів гігієни та біологічних рідин. В цій галузі прийнято використовувати такі терміни і скорочення: ЧАС - четвертинна амонійна сіль. СГ - силікагель. ЧАС-СГ - силікагель, модифікований четвертинною амонійною сіллю. ГДК - гранично допустима концентрація. MB - межа виявлення. МТС - метилтимоловий синій. ТСФ - твердофазна спектрофотометрія. ГГ - градуювальний графік. Відомий спосіб визначення флуориду, який включає попереднє концентрування торію (IV) з розчину, що містить флуорид при рН=1,7-3,0 на модифікованому арсеназо І силікагелі Силохром С-120 з наступним вимірюванням коефіцієнту дифузного відбиття при λ=580нм або кольорометричних функцій забарвленої поверхні сорбенту. [Иванов В.Μ., Ершова Η.И., Фигуровская В.Η. // Журн. аналит. химии. - 2004. - Т.59, №4. С.354-359]. Недоліком запропонованого способу є його довготривалість (час аналізу становить 50хв) , недостатня вибірковість (заважають визначенню SO42-, PO43-, С2О 42-, цитрат та ацетат у співмірних кількостях) та непридатність для проведення аналізу на місці відбору проби. Відомий спосіб визначення флуориду, включає попереднє сорбційне концентрування у динамічному режимі цирконію (IV) з розчину, що містить флуорид при рН=2,8-3,2 на модифікованому алізарином силікагелі Chemapol L 40/100 з наступним вимірюванням коефіцієнту дифузного відбиття при λ=555нм забарвленої поверхні сорбенту або порівняння забарвлення сорбенту з кольоровою тест-шкалою. [Запорожець О.А., Іванько Л.С., Капітан О.О. // Деклараційний патент України на винахід UA №59963 А від11.12.2002. - Бюл. №9, 2003]. Недоліком запропонованого способу є довготривалість (час аналізу становить 40хв) , недостатня вибірковість - заважають визначенню (кратні кількості) РО43- (1), тартрат, цитрат та ацетат (0,1). Через необхідність застосування динамічного режиму сорбції, спосіб непридатний для проведення аналізу на місці відбору проби. В основу винаходу поставлено задачу розробити спосіб визначення флуориду шля хом застосування конкурентної реакції адсорбційно закріпленого на поверхні ЧАС-СГ метилтимолового синього з ZrOCl2 та F-, що забезпечило підвищення вибірковості та екопресності визначення флуориду при його вмісті нижче та на рівні ГДК у питній воді, засобах гігієни та біологічних рідинах. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб визначення флуориду включає попереднє сорбційне концентрування цирконію (IV) з розчину, що містить флуорид, з наступним вимірюванням поглинання забарвленої поверхні сорбенту при λ=590нм або порівнянням забарвлення сорбенту із стандартною тест-шкалою. При цьому як сорбент використовують силікагель, модифікований іонним асоціатом четвертинної амонійної солі з метилтимоловим синім (МТС), а концентрування проводять при рН 1,5±0,3. В способі, що заявляється, використовують силікагель марки Силлард П. Як четвертинну амонійну сіль використовують тринонілоктадециламонію йодид (ЧАС). Використання способу, що заявляється, дозволяє покращити вибірковість визначення (не заважають визначенню 0,5ммоль/л F- (кратні кількості) Ві, SO42-, РO43-, тартрату, оксалату, цитрату(10)) та експресність (час проведення аналізу становить 5-10 хвилин замість 40хв за прототипом) . Спосіб тест-визначення Fпридатний для використання безпосередньо на місці відбору проби. Порівняно з відомими способами, заявлений не потребує складного і дорогого апаратурного обладнання. Модифікація силікагелю ЧАС проводиться способом, відомим спеціалісту в даній галузі. МТС закріплюють на поверхні модифікованого четвертинною амонійною сіллю силікагелі (ЧАС-СГ) у формі комплексу з бісмутом (ІІІ). Після закріплення комплексу на поверхні сорбенту, бісмут (ІІІ) видаляють промиванням сорбенту розчином Трилону Б. Рівняння градуювального графіку для сорбційно-спектрофотометричного визначення флуориду має вигляд: А590=(0,388±0,006)+(-0,075±0,003)С (мг/л), (r=0,997). Лінійність ГГ зберігається до 3,8мг/л, MB становить 0,2мг/л F-. У випадку візуального тест-визначення флуориду діапазон кольорової тест-шкали складає 0,76-10мг/л F-, при масі сорбенту 0,100г. Шкала не змінює своїх властивостей впродовж 3-4 місяців. Визначенню флуориду цим способом заважають Ві (ІІІ) та SO4 2-. Їх вплив усувають введенням 0,01Μ розчину аскорбінової кислоти та 0,01Μ розчину ВаСl2 відповідно. Органічні аніони руйнують дією ультразвуку (частота 44кГц та інтенсивність 10Вт/см 2 впродовж 3хв). Межа виявлення флуориду за 3s-критерієм, як і за прототипом, становить 0,2мг/л (0,13ГДК). Можливість здійснення заявляемого винаходу ілюструється наступними прикладами, які не обмежують обсяг правової охорони: Приклад 1. Модифікація силікагелю. До 1,000г силікагелю додають 2,5мл 1·10-2 моль/л хлороформного розчину ЧАС та 37,5мл гексану, перемішуютьмагнітною мішалкою впродовж 15хв. та висушують на повітрі. ЧАС-СГ промивають насиченим розчином хлориду натрію, який додатково містить натрію тіосульфат з концентрацією 5·10-2 моль/л. Ємність одержаного у такий спосіб сорбенту відносно ЧАС становить 2,5·10-5 моль/г. Сорбцію комплексу МТС з Ві (ІІІ) на ЧАС-СГ проводять у статичному режимі. Для цього до 10мл 1·10-4моль/л водного розчину комплексу (рН=2,0) додають 0,050г ЧАС-СГ та перемішують магнітною мішалкою впродовж 20хв. Сорбент, одержаний закріпленням комплексу на ЧАС-СГ, додатково обробляють 20мл 0,1Η розчином Трилону Б. Модифікований силікагель відділяють центрифугуванням і висушують на повітрі. Приклад 2. Побудова градуювального графіку та приготування шкали для візуального тест-визначення Флуориду. Готують 4 розчини об' ємом по 100мл з концентрацією ZrOCl2 5·10-5 моль/л та вмістом F-, мг/л: 0,0: 0,76; 1,90; 3,80; 9,50 і рН=1,5. Кожний розчин перемішують з 0,100г модифікованого силікагелю магнітною мішалкою впродовж 2хв. Одержані забарвлені сорбенти відділяють і реєструють поглинання мокрих сорбентів при λ=590нм. Будують градуювальний графік в координатах А=f(C). Для отримання кольорової тест-шкали готують розчини з таким самим вмістом флуориду, додають реагенти та перемішують з наважками, як вказано вище. Колір сорбентів змінюється від фіолетового до жовтого. Концентрацію флуориду в розчині знаходять, порівнюючи забарвлення сорбенту зі стандартною шкалою. Приклади 3-5. Визначення F- в мінеральній воді «Сорочинська» (заявлений вміст флуориду становить £1,5мг/л). Відбирають 3 проби води по 100мл, додають ВаСl2 до загальної концентрації 1 10-2Μ (для усунення заважаючого впливу РО4 3- та SO4 2-) , за допомогою 1Μ розчину НСl створюють рН=1,5 та додають 1,0мл розчину Zr (IV) з концентрацією 5,0·10-3моль/л. Вплив матриці дослідженої води враховують, використовуючи метод добавок. Для цього до 2 та 3 проби додають 1 та 2мг/л F- відповідно. Розчини перемішують з 0,100г модифікованого сорбенту впродовж 2хв, сорбенти відокремлюють і для кількісного визначення реєструють поглинання вологих сорбентів при λ=590нм. Вміст флуориду в мінеральній воді спектроскопічним методом знаходять за ГГ. Порівнянням кольору сорбенту з візуальною тест-шкалою напівкількісно визначають вміст флуориду в мінеральній воді візуальним тест-методом (табл. 1). Таблиця 1 Результати сорбційно-спектрофотометричного (І) і тест (II)-визначення флуориду в мінеральній воді «Сорочинська» з вмістом F-